기하치수와 허용치에 대한 깊은 이해

테이블 목차:

1. 서론
2. 왜 허용치는 중요한가?
3. 기하치수와 허용치
   • 3.1 차원 접근 방식
   • 3.2 기하치수와 허용치 접근 방식
4. 기하치수와 허용치의 종류
   • 4.1 형상(Form)
   • 4.2 방향성(Orientation)
   • 4.3 위치(Location)
   • 4.4 윤곽(Profile)
   • 4.5 오차량(Runout)
5. 기하치수와 허용치 적용 방법
   • 5.1 기하치수 지정
   • 5.2 허용치 적용 방법
   • 5.3 관련 대상 및 수정자 사용
6. 허용치 점검 방법
   • 6.1 단순 플레이트 점검
   • 6.2 측정기 사용
   • 6.3 CMM을 이용한 점검
7. ISO 표준과 ASME 표준의 차이점
   • 7.1 독립성 원칙과 포용성 원칙
   • 7.2 수정자의 활용
   • 7.3 Envelope Principle
8. 결론

기하치수와 허용치 (GD&T)의 중요성

기계 시스템의 설계와 제작은 여러 가지 요소를 고려해야 하는 복잡한 과정입니다. 이 중에서도 가장 중요한 도전은 부품들이 제조된 후 서로 맞물려 원하는 목적에 맞게 작동되는 것입니다. 따라서 허용치 설정은 기계 설계 과정에서 중요한 부분입니다. 통상적으로 허용치는 부품의 크기가 예상치와 얼마나 차이가 나는 것을 나타내는 차원적인 방식으로 정의됩니다. 그러나 이러한 차원적인 허용치는 실제 사용 상황에서의 기능을 정확하게 반영하지 못하는 경우가 많습니다. 한 예로는 부품 간의 밀착을 위해 표면이 평평해야되는 경우나 구멍의 축과 표면이 얼마나 수직한 각도로 드릴링되어야 하는지 등을 명시적으로 설정할 수 없는 것입니다.

왜 허용치는 중요한가?

기하치수와 허용치 (GD&T)는 차원적인 허용치만큼 사용되지 않습니다. 개별 표면에 적용되는 허용치는 표면 특성이나 크기가 정의되어있는 특징과는 다른 의미를 가집니다. 이는 기하학적 허용치가 표면 요소에 적용될 때나 크기가 정의된 요소에 적용될 때 서로 다른 의미를 갖게 됩니다. 기하학적 허용치는 각각의 특징에 대한 필요한 자세한 정보를 포함하는 기능 제어 프레임 또는 전달 프레임을 사용하여 요소에 적용됩니다. 이 프레임은 리더 라인, 연장 라인 또는 크기로 정의된 요소에 직접 연결할 수 있습니다. 이제 이러한 내용을 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

기하치수와 허용치의 종류

기하치수와 허용치에는 다양한 종류가 있습니다. 이러한 허용치는 형상, 방향성, 위치, 윤곽, 오차량 등 다섯 가지 범주로 나뉩니다.

1. 형상 (Form)

형상 허용치는 단일 표면, 축 또는 평면의 모양을 조절합니다. 이러한 허용치는 단일 표면, 축 또는 평면의 형태를 제어하고 해당 특징의 형태를 판단하는 데 사용됩니다.

2. 방향성 (Orientation)

방향성 허용치는 특징 간의 각도를 제어합니다. 이는 특징의 축과 지정된 특징 사이의 각도를 정확하게 제어하기 위해 사용됩니다.

3. 위치 (Location)

위치 허용치는 특징의 위치를 제어합니다. 특징의 크기와 위치를 동시에 제어하기 위해 위치 허용치를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 구멍의 위치를 제어하려면 특징의 X, Y, Z 좌표에 따라 위치 허용치를 지정할 수 있습니다.

4. 윤곽 (Profile)

윤곽 허용치는 특징의 형태, 방향성 및 위치를 동시에 제어합니다. 윤곽 허용치는 요소의 형태와 위치에 대한 허용치를 정의하는데 사용됩니다. 이는 단일 표면의 윤곽, 단일 선분의 윤곽 등을 제어하기 위해 사용됩니다.

5. 오차량 (Runout)

오차량 허용치는 평행성 및 동심성과 같은 특징에 대한 오차량을 제어합니다. 이는 특징의 평행도와 동심성을 제어하고 측정하는 데 도움이 됩니다. 평행성에 대해서는 두 개의 평행한 평면을 이용하여 허용치를 적용하고, 동심성은 원을 이용하여 허용 범위를 지정합니다.

기하치수와 허용치의 적용 방법

기하치수와 허용치는 특징에 적용되는 여러 방식을 가지고 있습니다. 먼저, 기하치수를 지정하고 허용치를 사이에 넣는 방식을 살펴보겠습니다. 그 다음, 관련 대상과 수정자를 사용하여 허용치를 적용하는 방법을 알아보겠습니다.

1. 기하치수 지정

기하치수는 특징에 적용될 심볼을 통해 지정됩니다. 이 심볼은 특징에 적용될 허용치 종류를 정의합니다. 또한 해당하는 허용치 값을 명시합니다. 이 허용치 값은 허용치 영역의 크기를 정의하며, 기하특성에 따라 원형 또는 원기형 허용치 영역이 생성됩니다. 추가로, 허용치에 적용할 데이터머스 (datums)를 결정하는 문자들이 포함될 수 있습니다.

2. 허용치 적용 방법

허용치는 각각의 요소에 대해 허용치 제어 프레임을 사용하여 적용될 수 있습니다. 이 작은 그리드는 해당 기하적 특징을 완전히 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하고 있습니다. 피쳐 콘트롤 프레임을 연결하는 리더 라인, 연장 선 또는 피쳐 크기에 직접 붙일 수 있습니다. 허용치는 기하치수 제어 프레임을 통해 피처에 적용되며, 프레임에는 허용치를 적용할 기하치수의 종류를 정의하는 기호와 적용할 허용치 값을 지정하는 상자가 포함되어 있습니다. 또한 허용치 영역의 형태를 바꿀 때 사용할 수 있는 추가 문자들도 제공됩니다.

3. 관련 대상 및 수정자 사용

허용치는 피쳐의 특징에 대해 특정한 허용치 제어 프레임을 사용하여 적용됩니다. 이 프레임을 사용하여 데이터머스 (datums)를 지정하고 수정자를 추가하여 허용치의 범위를 더욱 정밀하게 제어할 수 있습니다. 적용되는 데이터머스는 검사 중에 고려해야 할 기준 표면을 정의합니다. 수정자는 허용치나 데이터머스에 추가되어 허용치의 범위를 조절하고 허용치 적용을 더욱 정밀하게 제어하는 데 사용됩니다.

허용치 점검 방법

허용치의 적합 여부는 다양한 점검 방법을 통해 판단할 수 있습니다. 플레이트의 평평도를 측정하기 위해 다이얼 테스트 인디케이터를 사용하는 방법이 있습니다. 또한 좌표 측정 기계(CMM)를 이용하여 부품의 크기와 형태를 측정할 수 있습니다. 이외에도 다른 점검 방법들이 있지만, 어떤 경우에도 허용치의 정확성을 확인하기 위해 측정 및 점검이 필요합니다.

ISO 표준과 ASME 표준의 차이점

ISO 표준과 ASME 표준은 허용치 접근 방식에서 차이점을 보입니다. ISO 표준은 독립성 원칙에 따라 허용치의 형태와 크기를 별도로 고려합니다. 허용치의 크기는 허용치 영역을 정의하지만, 형태는 고려하지 않습니다. 이는 크기가 큰 경우에는 형태가 완벽하지 않아도 허용되는 경우가 있음을 의미합니다. ASME 표준은 포용성 원칙을 따르며, 허용치의 형태와 크기를 동시에 고려합니다. 허용치의 크기가 큰 경우에도 형태는 완벽해야만 허용됩니다. 또한, 허용치의 형태에 영향을 미치는 Envelope Principle은 ASME 표준에 따라 오브젝트의 형태를 완벽하게 조정합니다.

결론

기하치수와 허용치(GD&T)는 기계 설계와 제작 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 허용치를 올바르게 설정하고 적용하는 것은 부품의 정확한 기능과 장착이 잘 되는 부품 간의 상호 작용을 보장하는 데 도움이 됩니다. 이를 위해 기하치수와 허용치의 다양한 종류와 적용 방법을 이해하는 것이 필수적입니다. 또한, 허용치의 정확성을 확인하기 위한 적절한 검사 방법을 알고 있어야 합니다. 표준에 따른 차이점도 이해하여 올바르게 허용치를 적용할 수 있도록 해야 합니다. 기하치수와 허용치는 공학 설계에서 핵심 개념이며, 이를 올바르게 이해하고 적용하는 것은 설계된 시스템의 성능과 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

FAQ

Q: 왜 기하치수와 허용치는 중요한가요? A: 기계 설계와 제작 과정에서 기하치수와 허용치를 올바르게 설정하고 적용하는 것은 부품의 정확한 기능과 부품 간의 상호 작용을 보장하기 위해 필요합니다.

Q: 기하치수와 허용치의 종류는 어떤 것들이 있나요? A: 기하치수와 허용치에는 형상, 방향성, 위치, 윤곽, 오차량 등 다섯 가지 범주가 있습니다.

Q: 기하치수와 허용치의 적용 방법은 어떻게 되나요? A: 기하치수와 허용치는 각각의 요소에 대해 허용치 제어 프레임을 사용하여 적용될 수 있습니다. 프레임을 통해 데이터머스와 수정자를 추가하여 허용치의 범위를 더욱 정밀하게 제어할 수 있습니다.

Q: 허용치의 점검 방법은 어떤 것들이 있나요? A: 허용치의 점검 방법으로는 다이얼 테스트 인디케이터를 사용하여 플레이트의 평평도를 측정하거나 좌표 측정 기계(CMM)를 사용하여 부품의 크기와 형태를 측정하는 방법이 있습니다.